Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Р. Найт
«Смотри, что у тебя внутри». Глава из книги


К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Н. Резник
Как черепахи нарыли себе панцирь


Интервью с Б. Янишем
Наследники Поппера


А. Гуков
Крупные животные Арктики: сколько их осталось?


А. Огнёв
Откуда жизнь? Еще теплее!


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


А. Бердников
Вдоль по лунной дорожке


В. Бабицкая, С. Горбунов
Как и зачем птицы общаются с охотниками за медом


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир







Главная / Новости науки версия для печати

Симбиотические бактерии помогают жукам выращивать съедобные грибы


Жук Dendroctonus frontalis. Стрелкой показано место, где находится микангий — полость для хранения симбиотических грибов и бактерий. Фото из обсуждаемой статьи в Science
Жук Dendroctonus frontalis. Стрелкой показано место, где находится микангий — полость для хранения симбиотических грибов и бактерий. Фото из обсуждаемой статьи в Science

Жизненный цикл лубоеда Dendroctonus frontalis. В центре изображены характерные ходы, прогрызенные жуками под корой сосны. Рис. с сайта www.forestryimages.org
Жизненный цикл лубоеда Dendroctonus frontalis. В центре изображены характерные ходы, прогрызенные жуками под корой сосны. Рис. с сайта www.forestryimages.org

Жуки-лубоеды Dendroctonus frontalis, опасные вредители сосновых лесов, разводят в ходах под корой сосен съедобные грибы, которыми питаются их личинки. Оказалось, что жуки защищают свои грибные плантации от сорняков при помощи симбиотических бактерий, выделяющих неизвестный ранее антибиотик. До сих пор столь сложный «сельскохозяйственный» симбиоз, состоящий из животного, культивируемого им гриба и бактерии, производящей пестицид, был известен только у муравьев-листорезов.

Жук-лубоед Dendroctonus frontalis, которого в США называют «южным сосновым жуком» (southern pine beetle), наносит большой урон сосновым лесам на юго-востоке США. Неудивительно, что ученые стараются как можно лучше изучить его биологию, чтобы придумать, как с ним бороться.

Эти усилия привели к важному открытию, которое, впрочем, имеет отношение скорее к поиску новых антибиотиков и изучению симбиотических систем и агрикультуры у животных, чем к насущным проблемам американского лесного хозяйства.

Участки леса, пораженные лубоедом Dendroctonus frontalis, легко узнать по пожелтевшим кронам сосен. Фото с сайта www.clemson.edu
Участки леса, пораженные лубоедом Dendroctonus frontalis, легко узнать по пожелтевшим кронам сосен. Фото с сайта www.clemson.edu

Лубоед D. frontalis прогрызает под корой сосны извилистые ходы и засевает их грибом Entomocorticium, который служит пищей личинкам жука. Взрослые жуки бережно хранят небольшое количество гиф и спор гриба — посевной материал для плантаций — в особых углублениях (микангиях) на нижней стороне груди.

Сельскохозяйственной деятельности жука мешает другой гриб — Ophiostoma, который не годится в пищу личинкам и играет на жучиных плантациях роль агрессивного сорняка. Гриб-сорняк действует не в одиночку, у него тоже есть покровители-симбионты — маленькие клещи, которые перебираются с одного дерева на другое, прицепившись к жуку-лубоеду. Клещи питаются грибом Ophiostoma, а в качестве «платы за услуги» помогают грибу распространяться по лесам и попадать в галереи жуков-грибоводов.

У клещей для переноса грибов тоже есть специальные углубления на теле, подобные микангиям жуков. В этой сложной симбиотической системе есть еще один участник, гриб Ceratocystiopsis, который состоит во взаимовыгодных отношениях с клещами, но может также служить пищей личинкам жука.

Микрофотография участка грибной плантации жука Dendroctonus frontalis. Видны тонкие нити актинобактерий (показаны тонкими стрелками), переплетенные с более толстыми гифами гриба Entomocorticium (толстая стрелка). Длина масштабной линейки — 10 мкм. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Микрофотография участка грибной плантации жука Dendroctonus frontalis. Видны тонкие нити актинобактерий (показаны тонкими стрелками), переплетенные с более толстыми гифами гриба Entomocorticium (толстая стрелка). Длина масштабной линейки — 10 мкм. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

Изучая содержимое микангиев и засеянных грибами ходов под сканирующим электронным микроскопом, исследователи обнаружили там, помимо перечисленных трех видов грибов, тонкие нити актинобактерий. Актинобактерии — своеобразная и очень древняя группа прокариот, представители которой образуют ветвящиеся нитевидные многоклеточные структуры, похожие на грибницу. Неудивительно, что до недавних пор актинобактерий считали грибами и называли «актиномицетами». Сходство с грибами у этих бактерий настолько велико, что они, подобно настоящим грибам, способны образовывать симбиотические комплексы с одноклеточными водорослями. Эти комплексы называют актинолишайниками (см.: Г. М. Зенова. Лишайники — симбиотические организмы, состоящие из гриба и водоросли).

Актинобактерии — большие мастера по производству всевозможных антибиотиков. Известно, что муравьи-листорезы, выращивающие съедобные грибы на грядках из пережеванных листьев, защищают свои огороды от паразитов при помощи антибиотиков, выделяемых симбиотическими актинобактериями (см.: Муравьи-листорезы приручили бактерий для борьбы с вредителем, «Элементы», 25.01.2006).

Поэтому, обнаружив актинобактерий в микангиях и «грибных галереях» жуков-лубоедов, ученые сразу предположили, что и в данном случае, как у муравьев-листорезов, может иметь место симбиоз между жуками и актинобактериями, производящими антибиотик.

Так проверяли влияние актинобактерий (красной разновидности) на рост грибов: «полезного» для жуков Entomocorticium sp. A и «вредного» Ophiostoma minus. В центр чашки Петри сажали актинобактерий, а на краю сеяли гриб. Видно, что Entomocorticium растет лучше и может приблизиться к актинобактериям на меньшее расстояние, чем O. minus. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science
Так проверяли влияние актинобактерий (красной разновидности) на рост грибов: «полезного» для жуков Entomocorticium sp. A и «вредного» Ophiostoma minus. В центр чашки Петри сажали актинобактерий, а на краю сеяли гриб. Видно, что Entomocorticium растет лучше и может приблизиться к актинобактериям на меньшее расстояние, чем O. minus. Фото из дополнительных материалов к обсуждаемой статье в Science

Актинобактерий изолировали и стали выращивать на питательной среде. Оказалось, что жуки носят в своих микангиях две разновидности актинобактерий — белую и красную. Белая разновидность, по-видимому, не приносит жукам пользы, тогда как красная эффективно подавляет рост гриба-сорняка Ophiostoma. Правда, культивируемый жуками гриб Entomocorticium тоже растет несколько хуже в присутствии этих актинобактерий, чем без них, но гриб Ophiostoma страдает гораздо сильнее.

Таким образом, актинобактерии действительно помогают жукам бороться за высокие урожаи.

Ученые не остановились на достигнутом и выделили из красных актинобактерий действующее вещество, которое оказалось неизвестным ранее антибиотиком. Вещество назвали «микангимицином».

Выяснилось, что микангимицин производится в больших количествах красными актинобактериями, а белые не выделяют его совсем. Чистый микангимицин эффективно подавляет рост обоих грибов — и «полезного» Entomocorticium sp. A, и «вредного» Ophiostoma minus, однако для этого требуются разные концентрации антибиотика. Чтобы затормозить рост гриба-сорняка, достаточно очень низких концентраций микангимицина. Чтобы в такой же степени замедлить рост гриба Entomocorticium, концентрация должна быть повышена в 20 раз.

Структурная формула микангимицина, нового антибиотика, выделенного из актинобактерий — симбионтов жуков-лубоедов. Рис. из обсуждаемой статьи в Science
Структурная формула микангимицина, нового антибиотика, выделенного из актинобактерий — симбионтов жуков-лубоедов. Рис. из обсуждаемой статьи в Science

Открытие показало, что сложные «сельскохозяйственные» симбиотические системы, включающие, помимо культивируемого гриба, еще и бактерию — защитника от сорняков или паразитов, не являются уникальной особенностью муравьев-листорезов. Не исключено, что и грибная агрикультура, и защитные симбиотические актинобактерии будут найдены и у других насекомых, жизнь которых связана со средами, благоприятными для роста грибов, — с живыми и мертвыми деревьями, опавшими листьями и т. п. Авторы отмечают, что фармакологам тоже следует обратить внимание на подобные симбиотические системы как на потенциальный источник новых антибиотиков.

Источник: Jarrod J. Scott, Dong-Chan Oh, M. Cetin Yuceer, Kier D. Klepzig, Jon Clardy, Cameron R. Currie. Bacterial Protection of Beetle-Fungus Mutualism // Science. 2008. V. 322. P. 63.

Александр Марков


Комментировать



Последние новости: БиологияАлександр Марков

29.09
Сосны и ели приспособились к холоду за счет сходных генов
28.09
Новые геномные данные позволили уточнить историю заселения Евразии и Австралии
26.09
Муравьи-листорезы при уходе за потомством используют противогрибковый препарат
21.09
В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух
20.09
Третий — не лишний: в большинстве лишайников присутствуют два гриба и водоросль
19.09
Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски
15.09
Разработан метод пространственной визуализации транскрипции генов
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
12.09
У древних четвероногих было долгое детство
08.09
Гренландская акула живет 400 лет

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия